Pentru companiile care aleg să accepte scutirea fără Pb conform Directivei RoHS a Uniunii Europene și continuă să producă staniu-plumb (Sn-Pb) produse electronice, există o îngrijorare din ce în ce mai mare cu privire la lipsa matricei de grilă cu bile Sn-Pb (BGA) componente. Multe companii sunt obligate să utilizeze Sn-Ag-Cu fără Pb (SAC) Componente BGA într-un proces Sn-Pb, pentru care procesul de asamblare și fiabilitatea îmbinării de lipit nu au fost încă pe deplin caracterizate.
A fost întreprinsă o investigație experimentală atentă pentru a evalua fiabilitatea îmbinărilor de lipit ale componentelor SAC BGA formate folosind pastă de lipit Sn-Pb. Această evaluare a analizat în mod special impactul dimensiunii pachetului, volumul mingii de lipit, placa de circuit imprimat (PCB) finisarea suprafeței, time above liquidus and peak temperature on reliability. Four different BGA package sizes (ranging from 8 la 45 mm2) were selected with ball-to-ball pitch size ranging from 0.5mm to 1.27mm. Two different PCB finishes were used: electroless nickel immersion gold (ENIG) and organic solderability preservative (OSP) on copper.
Four different profiles were developed with the maximum peak temperatures of 210oC and 215oC and time above liquidus ranging from 60 la 120 seconds using Sn-Pb paste. One profile was generated for a lead-free control. A total of 60 boards were assembled. Some of the boards were subjected to an as assembled analysis while others were subjected to an accelerated thermal cycling (ATC) test in the temperature range of -40oC to 125oC for a maximum of 3500 cycles in accordance with IPC 9701A standard.
Au fost create diagrame Weibull și s-a efectuat analiza defecțiunilor. Analiza îmbinărilor de lipire așa cum sunt asamblate a arătat că pentru un timp mai sus de lichidus de 120 secunde și mai jos, gradul de amestecare dintre aliajul de bile BGA SAC și pasta de lipit Sn-Pb a fost mai mic decât 100 procent pentru pachete cu pasul mingii de 0,8 mm sau mai mare. În funcție de dimensiunea pachetului, s-a observat că temperatura maximă de reflux are un impact semnificativ asupra omogenității microstructurale a îmbinării de lipit.
Influența parametrilor procesului de reflow asupra fiabilității îmbinărilor de lipit s-a manifestat în mod clar în diagramele Weibull. Această lucrare oferă o discuție despre impactul diferitelor profiluri’ caracteristici privind gradul de amestecare dintre aliajele de lipit SAC și Sn-Pb și performanța la oboseală termică ciclică asociată….